[19]
中华人民共和国专利局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1068547A
[43]公开日1993年2月3日
[21]申请号92104876.9[22]申请日92.6.3
[71]申请人王银川
地址730000甘肃省兰州市平凉路421号情报楼3
04室
共同申请人陈平
[72]发明人王银川 陈平
[51]Int.CI 5
C01D 1/20
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页
[54]发明名称
[57]摘要
水煤气在600℃左右还原使Na 2SO 4转化为Na 2CO 3，
再将该Na 2CO 3与Fe 2O 3混合的炉料在900—1100℃煅
烧生成铁酸钠后卸出，出炉炉料可用80—99℃热水
浸取使铁酸钠分解为NaOH溶液和氧化铁沉淀。NaOH
溶液浓缩后便成烧碱，氧化铁可重新使用。该工艺
流程短、投资省，能耗低。
92104876.9权 利 要 求 书第1/1页 1、一种以芒硝为原料制烧碱的工艺，其特征在于将芒硝与适量氧化铁(Fe2O3)混合后置于炉内，用还原性气体对此混合物在低于芒硝熔点的温度下进行还原使Na2SO4，转化为Na2CO3，然后停止还原气体，对炉内Na2CO3和Fe2O3进行煅烧生成铁酸钠，再将出炉的铁酸钠用热水分解为氧氧化钠和氧化铁。
2、根据权利要求1所述的芒硝制烧碱工艺，其特征在于将100份芒硝与10-300份氧化铁混合制粒后置于炉内，用半水煤气对混合物在580-880℃温度下进行还原3-8小时，然后停止半水煤气，然后对还原料在大于600℃以上温度煅烧生成铁酸钠后出炉，出炉料（主要含铁酸钠）用热水分解制成含NaOH溶液和氧化铁沉淀。 3、根据权利要求2所述的芒硝制烧碱的方法，其特征在于100份芒硝与220-240份氧化铁混合，制粒后用水蒸汽分压为0.3-0.35个大气压、湿基成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%的半水煤气于610-6
30℃温度下还原混合料，使其中Na2SO4转化为Na2CO3后，停止半水煤气，对炉内Na2CO3和Fe2O3进行煅烧，煅烧温度为800-1200℃（较佳为900-1100℃），炉料变成铁酸钠后卸出，再用80-95℃热水分解该炉料得到烧碱溶液和氧化铁沉淀。烧碱溶液用通常的方法浓缩制成不同规格烧碱产品。
4、根据权利要求1所述芒硝制烧碱的方法，其特征在于可以用硝酸铁[Fe（NO3）3]配制成水溶液喷洒芒硝与氧化铁的混合物，使其潮湿易于制粒。
92104876.9说 明 书第1/3页
气体还原芒硝一步制烧碱工艺
本发明涉及以芒硝为原料生产烧碱的方法，属于基本无机化工原料制备领域。
烧碱的化学名称为氢氧化钠，分子式：NaOH。现有的烧碱生产采用食盐或纯碱为原料，以食盐为原料时生产方法为电解法，包括石棉隔膜、水银、离子膜等电解方法，其投资巨大；以纯碱为原料时，国内均采用苛化法，某些地方以天然碱为原料，实质上也是此法。此法所得烧碱溶液浓度很低（10%左右），需耗大量能源进行浓缩；国外（美国、苏联等）用纯碱为原料时有采用铁氧法的厂家，该法在能耗上比苛法低得多。 由于自然界中存在大量芒硝（主要化学成份为Na2SO4·10H2O或Na2S
O4），为了开发利用它，许多人研究了用Na2SO4制烧碱的工艺方案，其中具有工业价值的大体有2条
路线，一条是将芒硝制成Na2S溶液再制成烧碱，所用的脱硫剂中以氧化锌较好，现已有中试装置，另一条是将芒硝制成纯碱再苛化制成烧碱。这2条路线工艺流程都很长，操作复杂。 本发明的目的在于提供一种以芒硝为原料、工艺路线较短的生产烧碱的方法。
本发明技术方案如下：
将硫酸钠（风化芒硝）与氧化铁以1∶2.24-2.5比例均匀混合，混合料制成粒状（例如：直径为8-10mm球粒），将此干燥小球送入炉内装好。炉最好为立式。制粒中也可用Fe（NO3）3
溶液喷洒芒硝，Fe（NO3）3喷入量可按折算成Fe2O3的量占芒硝量的0.2%
确定。
炉料小球在160-180℃煅烧可使Fe（No3）3分解放出氧化氮，温度升至600℃，保持2小时。小球中水分蒸发孔隙率增大了。还可在820℃通
入饱和水蒸汽将炉料小球加热3-4小时使小球强度增加。这些措施均会
提高产率。
此后通入还原性气体（如：H2、CO、各种煤制气）即可使小球中Na2 SO4还原为纯碱，Fe2O3起触媒作用。当试验中采用半水煤气（水蒸汽分
压为0.25-0.4大气压，湿基气体成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%）作还原性气体通入时，反应从580-590℃开始，在590-680℃范围内进行，最适宜温度为630℃。经6-8小时，其中Na2SO4基本转化为碳酸钠：
Na2SO4+H2+3CO2→Na2CO3+H2S+2CO2
Na2SO4+4H2+CO2→Na2CO3+H2S+3H2O
此时便可停止通入还原性气体，开始进行煅烧，煅烧过程仍在还原
炉内进行，煅烧反应在600℃开始，到850℃时加快（CO2分压为1个大气压），实际生产可采用900-1200℃温度，炉内生成铁酸钠，生成过程如下：
Na2CO3+Fe2O3＝Na2O·Fe2O3
白热态炉料出炉后用水消化（可用洗涤水），使炉料熄火，同时可
除去一些杂质。
消化后炉料再送入分解器中加入温度为60-100℃热水搅拌下使铁酸
钠分解。较适宜水温为70-95℃，铁酸钠分解
为氢氧化钠和烧碱：
2NaFeO2+H2O→2NaOH+F2O3↓
控制热水量可使氢氧化钠浓度为360～380g/l，澄清后即可作液体
烧碱出售，或进一步按通常的方法蒸发、熬制，制成不同规格的固体烧碱。沉淀的氧化铁可返回重用。
附图中所示的工艺流程即为上述发明方案。
按此方案，硫酸钠还原为纯碱和纯碱与氧化铁被煅烧生成铁酸钠的
过程都是在同一炉内进行的。氧化铁在芒硝还原过程起触媒作用，在煅
烧过程中又成为原料。因而使生产流程大大缩短，设备投资少。由于铁
酸钠分解后所得的NaOH溶液浓度很高，故能耗也低。因此用该法将芒硝
制成烧碱成本较低。
最佳实施例
将1000g纯硫酸钠与2239g氧化铁混合，并以3g硝酸铁（无水）配成
溶液喷洒混合物并拌匀，然后制成直径为8mm的颗粒，于炉内（立式模
型炉）干燥，炉温在180℃时可测得有氧化氮气体放出，炉温升到600℃
时保持约2小时然后通入半水煤气，该气水蒸汽分压为0.35大气压，湿
基成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%，温度控制在630℃约6个小时，便可停气，并将炉温逐步提高到1000℃煅烧，待铁酸钠生成后放出炉料
消化洗涤（常温水），最后用95℃热水3.0升分解此物（或煮沸），铁
酸钠分解为氧化铁和氢氧化钠，抽滤后得浓度约为300g/l的NaOH溶液2升，和Fe2O3滤渣3000g（湿料）。
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